JP2014177933A - Rotor - Google Patents

Rotor Download PDF

Info

Publication number
JP2014177933A
JP2014177933A JP2013112220A JP2013112220A JP2014177933A JP 2014177933 A JP2014177933 A JP 2014177933A JP 2013112220 A JP2013112220 A JP 2013112220A JP 2013112220 A JP2013112220 A JP 2013112220A JP 2014177933 A JP2014177933 A JP 2014177933A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
end surface
space
support shaft
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013112220A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6115318B2 (en
Inventor
Masasuke Takanashi
正祐 高梨
Shoichiro Kaihara
正一郎 貝原
Kenkichi MURATA
健吉 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2013112220A priority Critical patent/JP6115318B2/en
Publication of JP2014177933A publication Critical patent/JP2014177933A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6115318B2 publication Critical patent/JP6115318B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor which joins a rotating blade and a support shaft by welding without employing a fitting structure, and is constant in a weld-in depth.SOLUTION: A rotor is formed by integrally connecting a rotating blade 2 and a support shaft 3. The rotating blade 2 and the support shaft 3 are joined to each other by welding not by fitting. A welded part 5 is formed at a joining part of the rotating blade 2 and the support shaft 3 at a constant depth toward a center shaft from an external peripheral face, and a space 41 is formed at a side deeper than the constant depth while an end face of the rotating blade 2 and an end face of the support shaft 3 oppose each other with a clearance. The space 41 is formed of a round recess 42 formed at any one of the rotating blade 2 and the support shaft 3, or at both of them.

Description

本発明は、ロータに関する。   The present invention relates to a rotor.

従来、車両や船舶等においては、内燃機関から導かれる排気ガスの運動エネルギーを利用して内燃機関に圧縮した空気を供給し、内燃機関の性能を向上させる過給機が使用されている。過給機の内部には、排気ガスの運動エネルギーを回転の駆動力に変換するロータが設けられている。このロータは、排気ガスの流動によって回転する回転翼と、回転翼を回転自在に支持する支持軸とを一体的に接続して構成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a supercharger that improves the performance of an internal combustion engine by supplying compressed air to the internal combustion engine using the kinetic energy of exhaust gas guided from the internal combustion engine is used in vehicles, ships, and the like. A rotor that converts the kinetic energy of the exhaust gas into a rotational driving force is provided inside the supercharger. This rotor is configured by integrally connecting a rotor blade that rotates by the flow of exhaust gas and a support shaft that rotatably supports the rotor blade.

このようなロータでは、通常、回転翼に嵌合凹部を形成し、支持軸に前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部を形成し、前記嵌合凹部に嵌合凸部を嵌合させるとともに、回転翼と支持軸との突き合わせ面を溶接することにより、一体化している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。   In such a rotor, normally, a fitting recess is formed in the rotor blade, a fitting projection that fits into the fitting recess is formed on the support shaft, and the fitting projection is fitted into the fitting recess. At the same time, they are integrated by welding the butted surfaces of the rotor blade and the support shaft (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開２００２−２３５５４７号公報JP 2002-235547 A 特開２００１−２５４６２７号公報JP 2001-254627 A

しかしながら、嵌合構造を採用した場合、回転翼が高速で回転して遠心応力が大きくなると、嵌合部では嵌合凹部と嵌合凸部との間の隙間が拡がり、開口する。このような隙間の拡がり（開口）は、力学上はき裂とみなされ、この隙間（嵌合部）からき裂が進展し、破損するおそれがある。
また、このような嵌合構造は精度良く形成する必要があるため、加工コストが高くなり、ロータのコストを押し上げる一因になっている。 However, when the fitting structure is employed, when the rotary blade rotates at a high speed and the centrifugal stress increases, the gap between the fitting concave portion and the fitting convex portion widens and opens in the fitting portion. Such a widening (opening) of the gap is considered as a crack in terms of dynamics, and the crack may develop from the gap (fitting portion) and may be damaged.
Further, since such a fitting structure needs to be formed with high accuracy, the processing cost is increased, which contributes to the cost increase of the rotor.

また、嵌合構造を採用することなく、単に回転翼の端面と支持軸の端面とを突き合わせ、その外周部を溶接することのみで回転翼と支持軸とを接合することも考えられる。しかし、その場合には、接合部、すなわち端面を付き合わせた部位の周方向で溶け込み深さ（溶接部の深さ）を一定にするのが難しく、溶込み深さの不均一に起因して、接合強度にバラツキが生じたり、ロータの回転時におけるバランスが悪くなるといった新たな課題が生じてしまう。   Further, it is also conceivable to join the rotor blade and the support shaft by simply butting the end face of the rotor blade and the end surface of the support shaft and welding the outer peripheral portion without adopting the fitting structure. However, in that case, it is difficult to make the penetration depth (the depth of the welded portion) constant in the circumferential direction of the joint portion, that is, the portion where the end faces are attached, and this is caused by the uneven penetration depth. As a result, there arises a new problem in that the bonding strength varies and the balance during rotation of the rotor becomes poor.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、嵌合構造を採用することなく、回転翼と支持軸とを溶接で接合するとともに、溶け込み深さを一定にした、ロータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to join the rotor blade and the support shaft by welding without adopting the fitting structure, and to make the penetration depth constant. It is to provide a rotor.

本発明のロータは、回転翼と支持軸とが一体に接続されたロータであって、
前記回転翼と前記支持軸とは、嵌合によることなく溶接によって接合されており、
前記回転翼と前記支持軸との接合部には、外周面から中心軸に向かって一定の深さに溶接部が形成され、
前記一定の深さよりさらに深い側には、前記回転翼の端面と前記支持軸の端面とが隙間を空けて対向することで空間部が形成され、
前記空間部は、前記回転翼と前記支持軸とのいずれか一方、又は両方に形成された円形状の凹部により、形成されていることを特徴とする。 The rotor of the present invention is a rotor in which a rotor blade and a support shaft are integrally connected,
The rotor blade and the support shaft are joined by welding without being fitted,
At the joint between the rotor blade and the support shaft, a weld is formed at a constant depth from the outer peripheral surface toward the center axis,
On the deeper side than the certain depth, a space portion is formed by facing the end face of the rotor blade and the end face of the support shaft with a gap therebetween,
The space portion is formed by a circular recess formed in one or both of the rotor blade and the support shaft.

前記ロータにおいて、前記凹部は、前記回転翼と前記支持軸とのいずれか一方又は両方に形成された円環状の溝と、前記円環状の溝より前記中心軸側に形成された、前記溝より深さが浅い円形状の凹面とによって形成されていてもよい。   In the rotor, the concave portion includes an annular groove formed in one or both of the rotor blade and the support shaft, and the groove formed on the central axis side from the annular groove. It may be formed by a circular concave surface having a shallow depth.

また、前記ロータにおいて、前記空間部は、前記回転翼と前記支持軸との一方に形成された円形状の凹部と、前記回転翼と前記支持軸との他方に形成されて前記凹部の内面に接することなく該凹部内に配置される凸部と、の間の隙間によって形成されていてもよい。   Further, in the rotor, the space portion is formed in one of the rotary blade and the support shaft and the other of the rotary blade and the support shaft. You may form with the clearance gap between the convex part arrange | positioned in this recessed part, without contacting.

また、前記ロータにおいて、前記空間部には、前記溶接部から離間した位置に充填物が設けられていてもよい。   Moreover, the said rotor WHEREIN: The space may be provided with the filler in the position spaced apart from the said welding part.

本発明のロータによれば、回転翼と支持軸とが、嵌合によることなく溶接によって接合されているので、高速回転時に、嵌合部からき裂が進展して破損するおそれがなく、また、嵌合構造を高精度に加工するためのコストを不要にすることでロータのコスト低減化を図ることができる。
また、回転翼と支持軸との接合部に、外周面から中心軸に向かって一定の深さに溶接部を形成し、前記一定の深さよりさらに深い側に、回転翼の端面と支持軸の端面とを隙間を空けて対向させることで空間部を形成しているので、溶接時に一定の深さよりさらに深い側に溶け込みが起こっても、この深い側では前記空間部によって回転翼側と支持軸側とが接していないため、溶接されない。よって、溶接部が一定の深さに形成されるため、接合強度にバラツキが生じることがなく、また、ロータの回転時におけるバランスも良好になる。
また、前記の空間部により、回転翼と支持軸との間を断熱することができる。 According to the rotor of the present invention, since the rotor blade and the support shaft are joined by welding without being fitted, there is no possibility that a crack will develop and break from the fitting portion during high-speed rotation, By eliminating the cost for processing the fitting structure with high accuracy, the cost of the rotor can be reduced.
In addition, a weld is formed at a certain depth from the outer peripheral surface toward the central axis at the joint between the rotor blade and the support shaft, and the end surface of the rotor blade and the support shaft are further deeper than the predetermined depth. Since the space part is formed by facing the end face with a gap, even if melting occurs on the deeper side than a certain depth during welding, the deeper side causes the space part to support the rotor blade side and the support shaft side. Because they are not in contact with each other, they are not welded. Therefore, since the welded portion is formed at a certain depth, there is no variation in the bonding strength, and the balance during rotation of the rotor is improved.
In addition, the space portion can insulate between the rotor blade and the support shaft.

本発明に係るタービンロータの第１実施形態の概略構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。It is a schematic block diagram of 1st Embodiment of the turbine rotor which concerns on this invention, (a) is a side view, (b) is the sectional view on the AA line of (a). （ａ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｂ）はタービン軸の先端面を示す図である。(A) is a figure which shows the rear-end surface of the blade side connection part of a turbine impeller, (b) is a figure which shows the front end surface of a turbine shaft. 本発明に係るタービンロータの第２実施形態を示す図であり、（ａ）は要部の側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the turbine rotor which concerns on this invention, (a) is a sectional side view of the principal part, (b) is a figure which shows the rear end surface of the blade side connection part of a turbine impeller, (c) is a turbine It is a figure which shows the front end surface of an axis | shaft. タービンロータの第２実施形態の変形例を示す要部側断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the modification of 2nd Embodiment of a turbine rotor. 本発明に係るタービンロータの第３実施形態を示す図であり、（ａ）は要部の側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the turbine rotor which concerns on this invention, (a) is a sectional side view of the principal part, (b) is a figure which shows the rear end surface of the blade side connection part of a turbine impeller, (c) is a turbine It is a figure which shows the front end surface of an axis | shaft. 本発明に係るタービンロータの第４実施形態を示す図であり、（ａ）は要部の側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the turbine rotor which concerns on this invention, (a) is a sectional side view of the principal part, (b) is a figure which shows the rear end surface of the blade side connection part of a turbine impeller, (c) is a turbine It is a figure which shows the front end surface of an axis | shaft.

以下、図面を参照して本発明のロータを詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示すものとする。   Hereinafter, the rotor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, the arrow F in each drawing shall show a front direction.

［第１実施形態］
本実施形態に係るタービンロータ（ロータ）１の構成を、図１を参照して説明する。
図１は、タービンロータ１の概略構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
タービンロータ１は、不図示の過給機の内部に設けられ、内燃機関から導かれる排気ガスの運動エネルギーを回転の駆動力に変換するものである。このタービンロータ１は、タービンインペラ（回転翼）２と、タービン軸（支持軸）３とを有している。 [First Embodiment]
A configuration of a turbine rotor (rotor) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a turbine rotor 1, in which (a) is a side view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a).
The turbine rotor 1 is provided inside a supercharger (not shown), and converts the kinetic energy of the exhaust gas guided from the internal combustion engine into a rotational driving force. The turbine rotor 1 includes a turbine impeller (rotary blade) 2 and a turbine shaft (support shaft) 3.

タービンインペラ２は、内燃機関から導かれる排気ガスの流動によって高速回転（例えば１０万ｒｐｍ以上）する回転翼であり、ハブ２１と、翼部２２と、翼側接続部２３とを有している。タービンインペラ２は、高温の排気ガスが流動する領域内で使用されるため、高耐熱性・高剛性の金属材料（例えばインコネル等）を用いて一体的に成形されている。その成形には精密鋳造等が用いられる。   The turbine impeller 2 is a rotary blade that rotates at a high speed (for example, 100,000 rpm or more) by the flow of exhaust gas guided from the internal combustion engine, and includes a hub 21, a blade portion 22, and a blade-side connection portion 23. Since the turbine impeller 2 is used in a region where high-temperature exhaust gas flows, the turbine impeller 2 is integrally formed using a metal material having high heat resistance and high rigidity (for example, Inconel). Precision casting or the like is used for the molding.

ハブ２１は、略円錐状に形成された部材であって、翼部２２のベースとなるものである。翼部２２は、ハブ２１の外周面にて周方向に複数並んで配設されている。これら翼部２２は、排気ガスの流れを受けてタービンインペラ２を回転させるためのものである。翼側接続部２３は、ハブ２１の後端面における中央部に設けられ、タービン軸３との接続に用いられる箇所である。翼側接続部２３は、略円柱状に形成され、その中心軸が前後方向と平行する向きに形成されている。   The hub 21 is a member formed in a substantially conical shape and serves as a base of the wing part 22. A plurality of wing portions 22 are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the hub 21. These blade portions 22 are for receiving the flow of exhaust gas and rotating the turbine impeller 2. The blade side connection portion 23 is provided at the central portion of the rear end surface of the hub 21 and is used for connection to the turbine shaft 3. The wing side connection part 23 is formed in a substantially cylindrical shape, and its central axis is formed in a direction parallel to the front-rear direction.

翼側接続部２３の後端面２４、すなわちタービン軸３側の端面は、前後方向と直交して形成された平面状で円形のもので、タービン軸３に接合される接合部となっている。この後端面２４には、図２（ａ）に示すように円環状の溝２５が形成されている。溝２５は、後端面２４と同心状に形成されており、これによって後端面２４の外周から溝２５までの間の距離が、予め設定された一定の距離になっている。このように一定に形成された溝２５の外側、すなわち後端面２４の外周側は、タービン軸３の先端面（接合部）に溶接されたインペラ側溶接部２６となっている。また、溝２５の内側、すなわち後端面２４の内周側（中心軸側）は、インペラ側溶接部２６となる後端面２４の外周側の面より凹んで形成されて、凹面２７となっている。凹面２７は、溝２５よりは浅く形成されている。   The rear end surface 24 of the blade-side connecting portion 23, that is, the end surface on the turbine shaft 3 side, is a planar circular shape formed orthogonal to the front-rear direction, and is a joint portion joined to the turbine shaft 3. An annular groove 25 is formed in the rear end face 24 as shown in FIG. The groove 25 is formed concentrically with the rear end face 24, whereby the distance from the outer periphery of the rear end face 24 to the groove 25 is a predetermined constant distance. The outer side of the groove 25 thus formed constant, that is, the outer peripheral side of the rear end surface 24 is an impeller side welded portion 26 welded to the front end surface (joined portion) of the turbine shaft 3. Further, the inside of the groove 25, that is, the inner peripheral side (center axis side) of the rear end surface 24 is formed as a concave surface 27 by being recessed from the outer peripheral surface of the rear end surface 24 that becomes the impeller side welded portion 26. . The concave surface 27 is formed shallower than the groove 25.

図１（ａ）、（ｂ）に示すようにタービン軸３は、前後方向で延びる略丸棒状の軸部材であって、タービンインペラ２と一体的に接続され、タービンインペラ２を回転可能に支持するものである。タービン軸３は、過給機の軸受ハウジング（図示せず）に回転自在に支持されている。タービン軸３は、高剛性を備える一般的な金属材料（例えばクロムモリブデン鋼等）を用いて成形されており、その成形には、一般的な塑性加工（鍛造、転造等）や機械加工（切削、研削等）が用いられる。タービン軸３には、その後端側に雄ネジ部３１が形成されている。なお、タービン軸３の中心軸を、符号Ｃで表している。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the turbine shaft 3 is a substantially round bar-shaped shaft member extending in the front-rear direction, and is integrally connected to the turbine impeller 2 to rotatably support the turbine impeller 2. To do. The turbine shaft 3 is rotatably supported by a bearing housing (not shown) of the supercharger. The turbine shaft 3 is formed using a general metal material having high rigidity (for example, chrome molybdenum steel). For the forming, general plastic processing (forging, rolling, etc.) or machining (for example, Cutting, grinding, etc.) are used. The turbine shaft 3 is formed with a male screw portion 31 on the rear end side. The central axis of the turbine shaft 3 is denoted by reference symbol C.

タービン軸３の先端面３２、すなわちタービンインペラ側の端面は、前後方向と直交して形成された平面状で円形のもので、タービンインペラ２に接合される接合部となっている。すなわち、この先端面３２はタービンインペラ２の翼側接続部２３の後端面２４と同一径の円形に形成されており、タービンインペラ２の翼側接続部２３の後端面２４と芯合わせされて突き合わされ、溶接されることにより、前記後端面２４とともに接合部を形成している。   The front end surface 32 of the turbine shaft 3, that is, the end surface on the turbine impeller side, is a planar circular shape formed orthogonal to the front-rear direction, and serves as a joint portion that is joined to the turbine impeller 2. That is, the front end surface 32 is formed in a circular shape having the same diameter as the rear end surface 24 of the blade side connection portion 23 of the turbine impeller 2, and is aligned with the rear end surface 24 of the blade side connection portion 23 of the turbine impeller 2. By welding, a joint portion is formed together with the rear end surface 24.

この先端面３２には、図２（ｂ）に示すように円環状の溝３３が形成されている。溝３３は、先端面３２と同心状に形成されており、これによって先端面３２の外周から溝３３までの間の距離が、予め設定された一定の距離になっている。すなわち、この溝３３は、図２（ａ）に示した前記後端面２４の溝２５と対応する位置に形成されている。そして、溝３３の外側、すなわち先端面３２の外周側は、前記後端面２４（接合部）のインペラ側溶接部２６に溶接された、軸側溶接部３４となっている。また、溝３３の内側、すなわち先端面３２の内周側（中心軸側）は、前記後端面２４と同様、軸側溶接部３４となる先端面３２の外周側の面より凹んで形成されて、凹面３５となっている。凹面３５は、溝３３よりは浅く形成されている。   An annular groove 33 is formed in the tip surface 32 as shown in FIG. The groove 33 is formed concentrically with the distal end surface 32, whereby the distance from the outer periphery of the distal end surface 32 to the groove 33 is a predetermined constant distance. That is, the groove 33 is formed at a position corresponding to the groove 25 of the rear end face 24 shown in FIG. The outer side of the groove 33, that is, the outer peripheral side of the front end surface 32 is a shaft side welded portion 34 welded to the impeller side welded portion 26 of the rear end surface 24 (joint portion). In addition, the inner side of the groove 33, that is, the inner peripheral side (center axis side) of the front end surface 32 is recessed from the outer peripheral side surface of the front end surface 32 to be the shaft-side welded portion 34, as with the rear end surface 24. The concave surface 35 is formed. The concave surface 35 is formed shallower than the groove 33.

このようなタービン軸３の先端面３２とタービンインペラ２の後端面２４とは、前述したように芯合わせされて突き合わされ、溶接されることにより、接合部を形成している。この接合部では、図１（ｂ）に示すように互いの溝２５、３３の開口部が対向させられることにより、円環状の溝空間部４を形成している。溝空間部４は、各溝２５、３３が共に横断面半円状に形成されていることにより、全体として横断面円形状に形成されている。ただし、溝空間部４の形状、すなわち各溝２５、３３の形状は、図１（ｂ）に示した形状に限定されることなく、楕円状や矩形状、その他の多角形状など、種々の形状にしてもよい。   Such a front end surface 32 of the turbine shaft 3 and the rear end surface 24 of the turbine impeller 2 are aligned and abutted and welded as described above to form a joint. In this joint part, as shown in FIG. 1B, the annular groove space 4 is formed by making the openings of the grooves 25 and 33 face each other. The groove space 4 is formed in a circular cross section as a whole by forming the grooves 25 and 33 in a semicircular cross section. However, the shape of the groove space 4, that is, the shape of each groove 25, 33 is not limited to the shape shown in FIG. 1B, but various shapes such as an elliptical shape, a rectangular shape, and other polygonal shapes. It may be.

また、この溝空間部４の外周側、すなわち各溝２５、３３の外周側は、インペラ側溶接部２６と軸側溶接部３４とからなる溶接部５となっている。この溶接部５は、タービンインペラ２とタービン軸３との突き合わせ面の外周部が溶接されたことにより、形成されたものである。   Further, the outer peripheral side of the groove space portion 4, that is, the outer peripheral side of each of the grooves 25 and 33 is a welded portion 5 including an impeller side welded portion 26 and a shaft side welded portion 34. The welded portion 5 is formed by welding the outer peripheral portion of the abutting surface between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3.

このような溶接部５の形成、すなわちタービンインペラ２とタービン軸３との接続（接合）は、以下のようにして行う。
まず、タービンインペラ２の後端面２４に対してタービン軸３の先端面３２を対向させ、不図示の芯出し装置によってこれらの中心軸（芯）を合わせつつ、後端面２４と先端面３２とを突き合わせる。すると、後端面２４の溝２５と先端面３２の溝３３とは互いに開口が付き合わされ、一つの円環状の溝空間部４を形成する。また、各溝２５、３３の外周側は互いに当接する。 Formation of such a welded portion 5, that is, connection (joining) between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 is performed as follows.
First, the front end surface 32 of the turbine shaft 3 is made to face the rear end surface 24 of the turbine impeller 2, and the rear end surface 24 and the front end surface 32 are made to align these central axes (cores) by a centering device (not shown). Match. Then, the groove 25 on the rear end surface 24 and the groove 33 on the front end surface 32 are brought into contact with each other to form one annular groove space 4. Further, the outer peripheral sides of the grooves 25 and 33 are in contact with each other.

一方、各溝２５、３３の内周側（中心軸Ｃ側）は、共に凹んで形成された凹面２７、凹面３５となっているので、これら凹面２７と凹面３５とは互いに対向して配置されるものの、当接することなく、前記溝空間部４に連通する隙間６となる。このような構成のもとにタービンインペラ２とタービン軸３との間には、前記溝空間部４と隙間６とからなる凹部、すなわち空間部が形成されている。
なお、前記溝空間部４を形成する各溝２５、３３や、前記隙間６を形成する各凹面２７、３５は、互いに嵌合するような構造ではなく、単に対向するだけであるので、その位置寸法や深さなどについては加工精度が低くてもよい。 On the other hand, since the inner peripheral side (the central axis C side) of each groove 25, 33 is a concave surface 27 and a concave surface 35 that are formed to be concave together, the concave surface 27 and the concave surface 35 are arranged to face each other. However, the gap 6 communicates with the groove space 4 without contacting. Under such a configuration, a concave portion, that is, a space portion formed by the groove space portion 4 and the gap 6 is formed between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3.
The grooves 25 and 33 that form the groove space 4 and the concave surfaces 27 and 35 that form the gap 6 do not have a structure that fits each other, but simply face each other. The processing accuracy may be low with respect to dimensions and depth.

次に、不図示の溶接装置により、タービンインペラ２とタービン軸３との接続部、すなわち前記後端面２４と先端面３２との間をその外周側から溶接する。溶接装置としては、電子ビーム溶接やレーザ溶接などの融接により溶接を行う装置が好適に用いられる。特に電子ビーム溶接やレーザ溶接は、溶け込み深さをより深くできるため、好ましい。   Next, the connecting portion between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3, that is, the rear end surface 24 and the front end surface 32 are welded from the outer peripheral side by a welding device (not shown). As the welding apparatus, an apparatus that performs welding by fusion welding such as electron beam welding or laser welding is preferably used. In particular, electron beam welding and laser welding are preferable because the penetration depth can be further increased.

後端面２４と先端面３２との間の溶接（融接）は、これらの外周をその周方向に沿って溶接装置を周回させることにより行う。あるいは、溶接装置を固定しておき、後端面２４と先端面３２との間の外周を中心軸Ｃ回りに回動させることにより、行ってもよい。溶接条件としては、予め実験やシミュレーションを行っておくことにより、溶け込み深さが少なくとも溝空間部４（溝２５、溝３３）に達するようにする。   Welding (fusion welding) between the rear end surface 24 and the front end surface 32 is performed by rotating the outer periphery of the welding device along the circumferential direction thereof. Alternatively, the welding apparatus may be fixed and the outer periphery between the rear end surface 24 and the front end surface 32 may be rotated around the central axis C. As welding conditions, by conducting experiments and simulations in advance, the penetration depth reaches at least the groove space 4 (groove 25, groove 33).

このようにして溶接（融接）を行うと、後端面２４と先端面３２との間においては、外周縁から溝空間部４までの領域では溶融・固化することで溶接され、溶接部５が形成される。すなわち、後端面２４側ではインペラ側溶接部２６が形成され、先端面３２側では軸側溶接部３４が形成され、これによってインペラ側溶接部２６と軸側溶接部３４とからなる溶接部５が形成される。   When welding (fusion welding) is performed in this manner, the region between the outer peripheral edge and the groove space portion 4 is welded by melting and solidifying between the rear end surface 24 and the front end surface 32, and the welded portion 5 is welded. It is formed. That is, the impeller side welded portion 26 is formed on the rear end surface 24 side, and the shaft side welded portion 34 is formed on the front end surface 32 side, whereby the welded portion 5 composed of the impeller side welded portion 26 and the shaft side welded portion 34 is formed. It is formed.

また、この溶接では、溶け込み深さを少なくとも溝空間部４（溝２５、溝３３）に達するようにするため、部分的、あるいは全体的に、溶け込み深さを溝空間部４（溝２５、溝３３）の外周側より深く（多く）する。しかしながら、この深い側では溝空間部４によって後端面２４側と先端面３２側とが接していないため、該溝空間部４を形成する内面（溝２５、溝３３の各内面）は溶融固化しても、溶接されない。すなわち、溝空間部４はそのまま溝空間部４の状態で残る。   Further, in this welding, in order to reach the depth of penetration at least to the groove space 4 (groove 25, groove 33), the depth of penetration is partially or entirely set to the groove space 4 (groove 25, groove 33). 33) deeper (more) than the outer peripheral side. However, since the rear end surface 24 side and the front end surface 32 side are not in contact with each other on the deep side by the groove space portion 4, the inner surfaces (the inner surfaces of the grooves 25 and 33) forming the groove space portion 4 are melted and solidified. However, it is not welded. That is, the groove space portion 4 remains as it is in the groove space portion 4 state.

一方、このような溶接によって形成された溶接部５は、タービンインペラ２とタービン軸３との接続部の全周においてその溶け込み深さ、すなわち外周縁から溝空間部４までの距離が一定になる。
したがって、本実施形態のロータ１にあっては、溶接部５が一定の深さに形成されるため、接合強度にバラツキが生じることがなく、また、回転時におけるバランスも良好なものとなる。 On the other hand, the welding portion 5 formed by such welding has a constant penetration depth, that is, a distance from the outer peripheral edge to the groove space portion 4 in the entire circumference of the connection portion between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3. .
Therefore, in the rotor 1 of the present embodiment, the welded portion 5 is formed at a constant depth, so that the joining strength does not vary and the balance during rotation is good.

さらに、タービンインペラ２とタービン軸３とが、嵌合によることなく溶接のみによって接合されているので、高速回転時に、嵌合部からき裂が進展して破損するおそれがない。また、嵌合構造を高精度に加工するためのコストを不要にすることができ、したがってロータ１のコスト低減化を図ることができる。また、溝空間部４を形成する各溝２５、３３の深さや、隙間６を形成する各凹面２７、３５についてはその加工精度が低くてもよいので、ロータ１の加工コストを抑えることができる。   Furthermore, since the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 are joined only by welding without being fitted, there is no possibility that a crack will develop from the fitting portion and break during high-speed rotation. Further, the cost for processing the fitting structure with high accuracy can be eliminated, and therefore the cost of the rotor 1 can be reduced. Moreover, since the processing accuracy of the depth of each groove | channel 25,33 which forms the groove space part 4, and each concave surface 27,35 which forms the clearance gap 6 may be low, the processing cost of the rotor 1 can be held down. .

また、溝空間部４を一対の溝２５、３３によって形成しているので、後端面２４、先端面３２に対する加工量（切削量）を少なく抑えることができ、したがって加工コストを抑えることができる。
また、後端面２４及び先端面３２の溝空間部４（溝２５、３３）より中心軸Ｃ側に、それぞれ凹面２７、３５を形成して隙間６（空間部）を形成したので、この隙間６によってタービンインペラ２とタービン軸３との間を断熱することができる。 Further, since the groove space portion 4 is formed by the pair of grooves 25 and 33, the machining amount (cutting amount) for the rear end surface 24 and the front end surface 32 can be suppressed, and the processing cost can be reduced.
Further, since the concave surfaces 27 and 35 are formed on the center axis C side from the groove space portion 4 (grooves 25 and 33) of the rear end surface 24 and the front end surface 32, respectively, the clearance 6 (space portion) is formed. Thus, the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 can be insulated from each other.

なお、前記第１実施形態では、後端面２４及び先端面３２のそれぞれに溝２５、３３を形成し、これら溝２５、３３を合わせて溝空間部４を形成したが、本発明の空間部の一部を構成する溝空間部はこのような構成に限定されることなく、後端面２４及び先端面３２のいずれか一方のみに溝を形成し、この溝のみによって溝空間部としてもよい。このように溝空間部を形成しても、該溝空間部で溶接がなされるのを確実に防止することができる。   In the first embodiment, the grooves 25 and 33 are formed on the rear end surface 24 and the front end surface 32, respectively, and the groove space 4 is formed by combining the grooves 25 and 33. The groove space part that constitutes a part is not limited to such a structure, and a groove may be formed only in one of the rear end surface 24 and the front end surface 32, and the groove space portion may be formed by only this groove. Even if the groove space portion is formed in this way, it is possible to reliably prevent welding in the groove space portion.

ここで、溝を一方の面にのみ形成する場合、先端面３２側、すなわちタービン軸３側に形成するのが好ましい。これは、前述したようにタービンインペラ２は高耐熱性・高剛性の金属材料が用いられているため、加工（成形）に精密鋳造等が用いられるのに対し、タービン軸３は高剛性を備える一般的な金属材料が用いられているため、加工（成形）に一般的な機械加工が用いられるからである。すなわち、先端面３２に加工する方が、コスト的に有利になる。   Here, when the groove is formed only on one surface, it is preferably formed on the tip surface 32 side, that is, on the turbine shaft 3 side. This is because, as described above, the turbine impeller 2 is made of a metal material having high heat resistance and high rigidity, so that precision casting or the like is used for processing (forming), whereas the turbine shaft 3 has high rigidity. This is because, since a general metal material is used, general machining is used for processing (forming). That is, it is more advantageous to process the tip surface 32 in terms of cost.

また、後端面２４及び先端面３２のそれぞれに凹面２７、３５を形成し、これら凹面２７、３５を合わせて隙間６を形成したが、後端面２４及び先端面３２のいずれか一方のみに凹部を形成し、この凹部のみによって本発明の空間部の一部を構成する隙間としてもよい。このように隙間（空間部）を形成しても、該隙間で断熱機能を発揮することができる。なお、凹面を一方の面にのみ形成する場合、前記溝の場合と同様に、先端面３２に加工するのが好ましい。ただし、従来の嵌合により接合を行っていた場合の設備がそのまま使える場合には、後端面２４にのみ凹面を形成するようにしてもよい。   In addition, the concave surfaces 27 and 35 are formed on the rear end surface 24 and the front end surface 32, respectively, and the concave surfaces 27 and 35 are combined to form the gap 6. However, a concave portion is formed on only one of the rear end surface 24 and the front end surface 32. It is good also as a crevice which forms and constitutes a part of space part of the present invention only by this crevice. Even if the gap (space part) is formed in this way, the heat insulating function can be exhibited in the gap. In addition, when forming a concave surface only in one surface, it is preferable to process to the front end surface 32 similarly to the case of the said groove | channel. However, when the equipment in the case of joining by conventional fitting can be used as it is, a concave surface may be formed only on the rear end surface 24.

［第２実施形態］
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るタービンロータ（ロータ）の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は図１（ｂ）に対応した側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。
第２実施形態のタービンロータ４０が第１実施形態のタービンロータ１と異なるところは、空間部の構成にある。 [Second Embodiment]
FIGS. 3A to 3C are views showing a second embodiment of a turbine rotor (rotor) according to the present invention, wherein FIG. 3A is a side sectional view corresponding to FIG. FIG. 5 is a view showing a rear end surface of a blade-side connecting portion of a turbine impeller, and FIG. 5C is a view showing a front end surface of a turbine shaft.
The turbine rotor 40 of the second embodiment is different from the turbine rotor 1 of the first embodiment in the configuration of the space portion.

すなわち、本実施形態のタービンロータ４０は、その空間部４１が、前記後端面２４と先端面３２とのうちの先端面３２にのみ形成された、凹部４２によって形成されている。凹部４２は、図１（ｂ）に示した凹面３５より深い深さ、例えば溝３３と同程度の深さに形成された円形状のもので、図２（ｂ）に示した溝３３と凹面３５とを合わせた領域に形成されている。したがって、凹部４２は、先端面３２と同心状に形成されており、これによって先端面３２の外周から凹部４２の外周までの間の距離が、一定になっている。空間部４１は、この凹部４２によって形成されている。   That is, the turbine rotor 40 according to the present embodiment has a space 41 formed by a recess 42 formed only on the front end surface 32 of the rear end surface 24 and the front end surface 32. The concave portion 42 has a circular shape formed at a depth deeper than the concave surface 35 shown in FIG. 1B, for example, the same depth as the groove 33. The concave portion 42 and the concave surface shown in FIG. 35 is formed in a combined area. Therefore, the recess 42 is formed concentrically with the tip surface 32, and thereby the distance from the outer periphery of the tip surface 32 to the outer periphery of the recess 42 is constant. The space 41 is formed by the recess 42.

この空間部４１の外周側、すなわち凹部４２の外周側は、第１実施形態と同様にインペラ側溶接部２６と軸側溶接部３４とからなる溶接部５となっている。この溶接部５は、第１実施形態と同様に、タービンインペラ２とタービン軸３との突き合わせ面の外周部が溶接されたことにより、形成されている。なお、本実施形態では、後端面２４には図１（ｂ）、図２（ａ）に示した溝２５、凹面２７が形成されておらず、したがって平坦面（平滑面）に加工されたままになっている。   The outer peripheral side of the space portion 41, that is, the outer peripheral side of the concave portion 42 is a welded portion 5 including an impeller side welded portion 26 and a shaft side welded portion 34 as in the first embodiment. Similar to the first embodiment, the welded portion 5 is formed by welding the outer peripheral portion of the abutting surface between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3. In the present embodiment, the groove 25 and the concave surface 27 shown in FIG. 1B and FIG. 2A are not formed on the rear end surface 24, and therefore, the flat surface (smooth surface) remains processed. It has become.

本実施形態にあっても、溶接部５の形成、すなわちタービンインペラ２とタービン軸３との接続（接合）は、第１実施形態と同様にして行うことができる。
したがって、本実施形態のロータ４０にあっても、空間部４１が形成されていることで溶接部５が一定の深さに形成されるため、接合強度にバラツキが生じることがなく、また、回転時におけるバランスも良好なものとなる。 Even in the present embodiment, formation of the welded portion 5, that is, connection (joining) between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 can be performed in the same manner as in the first embodiment.
Therefore, even in the rotor 40 of the present embodiment, the welded portion 5 is formed at a certain depth due to the formation of the space portion 41, so that there is no variation in bonding strength, and rotation The balance in time will also be good.

さらに、タービンインペラ２とタービン軸３とが、嵌合によることなく溶接のみによって接合されているので、高速回転時に、嵌合部からき裂が進展して破損するおそれがない。また、嵌合構造を高精度に加工するためのコストを不要にすることができ、したがってロータ４０のコスト低減化を図ることができる。特に、空間部４１となる凹部４２を先端面３２にのみ形成しており、しかもその深さについては加工精度が低くてもよいので、ロータ４０の加工コストを抑えることができる。   Furthermore, since the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 are joined only by welding without being fitted, there is no possibility that a crack will develop from the fitting portion and break during high-speed rotation. In addition, the cost for processing the fitting structure with high accuracy can be eliminated, and therefore the cost of the rotor 40 can be reduced. In particular, the concave portion 42 that becomes the space 41 is formed only on the tip surface 32, and the processing accuracy of the depth may be low, so that the processing cost of the rotor 40 can be suppressed.

また、空間部４１を、溶接部５を除く接合部の全面に形成したので、第１実施形態の隙間６（空間部）と同様に、この空間部４１によってタービンインペラ２とタービン軸３との間を断熱することができる。
さらに、先端面３２にのみ凹部４２を形成して空間部４１としているので、溶接時に溶け込み深さが空間部４１の内側（中心側）にまで到達し、溶融金属の一部が空間部４１内に垂れても、溶融金属は凹部４２が形成されていない後端面２４上を流れることでこの後端面２４上に留まり、固化する。したがって、溶けた金属が空間部４１内に落下し、偏った位置で固化することにより、全体のバランスが悪くなるおそれが軽減される。 Further, since the space portion 41 is formed on the entire surface of the joint portion excluding the welded portion 5, similarly to the gap 6 (space portion) of the first embodiment, the space portion 41 allows the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 to be connected. The space can be insulated.
Furthermore, since the concave portion 42 is formed only in the distal end surface 32 to form the space portion 41, the penetration depth reaches the inside (center side) of the space portion 41 during welding, and a part of the molten metal is in the space portion 41. The molten metal flows on the rear end surface 24 where the concave portion 42 is not formed, so that the molten metal stays on the rear end surface 24 and solidifies. Therefore, the possibility that the melted metal falls into the space 41 and solidifies at a biased position reduces the overall balance.

なお、前記第２実施形態では、先端面３２にのみ凹部４２を形成し、この凹部４２によって空間部４１を形成したが、後端面２４にのみ凹部を形成してこの凹部によって空間部を形成してもよく、さらには、図４に示すように後端面２４及び先端面３２の両方に凹部４２を形成し、これら凹部４２、４２によって空間部４３を形成するようにしてもよい。このように空間部を形成しても、該空間部で溶接がなされるのを確実に防止することができる。   In the second embodiment, the concave portion 42 is formed only on the front end surface 32, and the space portion 41 is formed by the concave portion 42. However, the concave portion is formed only on the rear end surface 24, and the space portion is formed by the concave portion. Furthermore, as shown in FIG. 4, the recess 42 may be formed on both the rear end surface 24 and the tip end surface 32, and the space 43 may be formed by the recesses 42, 42. Even if the space portion is formed in this way, it is possible to reliably prevent welding in the space portion.

ただし、特に図４に示したように空間部４３の容積を大きくした場合、電子ビーム溶接やレーザ溶接によって溶接部５を形成した際、空間部４３内の空気量が多いことから、溶接時の加熱による空気の熱膨張が大きくなる。その結果、溶接の終端部、すなわちタービン軸３を一周して溶接の始端部に重なるようになる部位を溶接し、空間部４３全体を閉塞しようとした際、空間部４３内の空気の熱膨張による圧力がこの終端部に集中し、溶接時の加熱によって溶融した金属が吹き上げられる可能性がある。
したがって、空間部４３については、特に溶接を高温・短時間で行うような場合、空間部４３内で溶接がなされない範囲で、その容積を比較的小さく形成するのが好ましい。 However, especially when the volume of the space 43 is increased as shown in FIG. 4, when the weld 5 is formed by electron beam welding or laser welding, the amount of air in the space 43 is large. The thermal expansion of air due to heating increases. As a result, when welding the end portion of the weld, that is, the portion that goes around the turbine shaft 3 and overlaps the start end of the weld, and attempts to close the entire space 43, the thermal expansion of the air in the space 43 There is a possibility that the molten metal is blown up by heating at the time of welding.
Accordingly, the space 43 is preferably formed to have a relatively small volume within a range where welding is not performed in the space 43, particularly when welding is performed at a high temperature and in a short time.

［第３実施形態］
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るタービンロータ（ロータ）の第３実施形態を示す図であり、（ａ）は図１（ｂ）に対応した側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。
第３実施形態のタービンロータ５０は、前記したような空間部の容積が大きい場合の懸念を解消すべく、空間部の容積を小さくしたものである。 [Third Embodiment]
FIGS. 5A to 5C are views showing a third embodiment of a turbine rotor (rotor) according to the present invention, wherein FIG. 5A is a side sectional view corresponding to FIG. FIG. 5 is a view showing a rear end surface of a blade-side connecting portion of a turbine impeller, and FIG. 5C is a view showing a front end surface of a turbine shaft.
In the turbine rotor 50 of the third embodiment, the volume of the space portion is reduced in order to eliminate the concern when the volume of the space portion is large as described above.

すなわち、本実施形態のタービンロータ５０では、図５（ａ）、（ｃ）に示すように先端面３２に凹部４２が形成されているのは第２実施形態と同じであるが、図５（ａ）、（ｂ）に示すように後端面２４に円柱状の凸部５１が形成されている点で、第２実施形態と異なっている。凸部５１は、先端面３２の凹部４２の内面に接することがないよう、その高さが凹部４２の深さより低く、その外径が凹部４２の内径より小さく形成されている。したがって、後端面２４の凸部５１は、単に先端面３２の凹部４２内に配置されるだけで、嵌合した状態にはなっていない。なお、凸部５１の外形は、図５（ｂ）に示すように後端面２４の外形と同心円状に形成されている。   That is, in the turbine rotor 50 of the present embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5C, the recess 42 is formed in the tip surface 32 as in the second embodiment, but FIG. As shown to a) and (b), it differs from 2nd Embodiment by the point by which the cylindrical convex part 51 is formed in the rear-end surface 24. FIG. The convex portion 51 is formed such that the height thereof is lower than the depth of the concave portion 42 and the outer diameter thereof is smaller than the inner diameter of the concave portion 42 so as not to contact the inner surface of the concave portion 42 of the distal end surface 32. Therefore, the convex portion 51 of the rear end surface 24 is merely disposed in the concave portion 42 of the front end surface 32 and is not in a fitted state. In addition, the external shape of the convex part 51 is formed concentrically with the external shape of the rear end surface 24 as shown in FIG.5 (b).

このような構成によって先端面３２の凹部４２と後端面２４の凸部５１との間には、図５（ａ）に示すように隙間５２が形成される。そして、この隙間５２により、空間部５３が形成される。すなわち、図４に示した例の空間部４３に比べ、その容積が充分に小さい空間部５３が形成される。   With such a configuration, a gap 52 is formed between the concave portion 42 of the front end surface 32 and the convex portion 51 of the rear end surface 24 as shown in FIG. A space 53 is formed by the gap 52. That is, a space 53 having a sufficiently small volume is formed as compared with the space 43 in the example shown in FIG.

本実施形態にあっても、溶接部５の形成、すなわちタービンインペラ２とタービン軸３との接続（接合）は、第１実施形態と同様にして行うことができる。
したがって、本実施形態のロータ５０にあっても、空間部５３が形成されていることで溶接部５が一定の深さに形成されるため、接合強度にバラツキが生じることがなく、また、回転時におけるバランスも良好なものとなる。 Even in the present embodiment, formation of the welded portion 5, that is, connection (joining) between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 can be performed in the same manner as in the first embodiment.
Therefore, even in the rotor 50 of the present embodiment, the welded portion 5 is formed at a certain depth due to the formation of the space portion 53, so that there is no variation in bonding strength, and rotation The balance in time will also be good.

また、空間部５３の容積を充分に小さくし、空間部５３内の空気量を比較的少なくしたので、溶接部５の形成時において特に溶接の終端部を形成した際にも、空間部５３内の空気の熱膨張による圧力を低くし、これにより溶接時の加熱によって溶融した金属が吹き上げられるのを防止することができる。よって、溶接を安定して行うことができ、溶接形状を設計通りに良好に形成することができる。   In addition, since the volume of the space 53 is sufficiently small and the amount of air in the space 53 is relatively small, when the welding end portion is formed, particularly when the welding end portion is formed, The pressure due to the thermal expansion of the air can be lowered, thereby preventing the molten metal from being blown up by heating during welding. Therefore, welding can be performed stably and the welded shape can be satisfactorily formed as designed.

さらに、タービンインペラ２とタービン軸３とが、嵌合によることなく溶接のみによって接合されているので、高速回転時に、嵌合部からき裂が進展して破損するおそれがない。
また、後端面２４の凸部５１は、先端面３２の凹部４２と嵌合することなく、単に凹部４２内に配置されているだけであるので、従来のような嵌合構造を高精度に加工するためのコストを不要にすることができ、したがってロータ５０のコスト低減化を図ることができる。 Furthermore, since the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 are joined only by welding without being fitted, there is no possibility that a crack will develop from the fitting portion and break during high-speed rotation.
Further, since the convex portion 51 of the rear end surface 24 is merely disposed in the concave portion 42 without being fitted to the concave portion 42 of the front end surface 32, a conventional fitting structure is processed with high accuracy. The cost for doing so can be eliminated, and therefore the cost of the rotor 50 can be reduced.

また、空間部５３を、溶接部５を除く接合部の全面に形成したので、第１実施形態、第２実施形態と同様に、この空間部５３によってタービンインペラ２とタービン軸３との間を断熱することができる。
さらに、後端面２４に凸部５１を形成して凹部４２との間の隙間５２を空間部５３としているので、溶接時に溶け込み深さが空間部５３の内側（中心側）にまで到達し、溶融金属の一部が空間部５３内に垂れても、溶融金属は凸部５１上に留まり、固化する。したがって、溶けた金属が空間部５３内に落下し、偏った位置で固化することにより、全体のバランスが悪くなるおそれが軽減される。 Further, since the space portion 53 is formed on the entire surface of the joint portion excluding the welded portion 5, the space portion 53 provides a space between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 as in the first and second embodiments. Can be insulated.
Furthermore, since the convex part 51 is formed in the rear-end surface 24, and the clearance gap 52 between the recessed parts 42 is used as the space part 53, the penetration depth reaches the inner side (center side) of the space part 53 at the time of welding, and melts. Even if a part of the metal hangs down in the space 53, the molten metal stays on the convex portion 51 and solidifies. Therefore, the possibility that the melted metal falls into the space 53 and solidifies at an uneven position reduces the risk of the overall balance being deteriorated.

なお、前記第３実施形態では、先端面３２に凹部４２を形成し、後端面２４に凸部５１を形成したが、逆に、後端面２４に凹部を形成し、先端面３２に凸部を形成するようにしてもよい。その場合にも、これら凹部と凸部とは、嵌合することなく、単に凹部内に凸部が配置されているだけの形態とする。   In the third embodiment, the concave portion 42 is formed on the front end surface 32 and the convex portion 51 is formed on the rear end surface 24. Conversely, the concave portion is formed on the rear end surface 24 and the convex portion is formed on the front end surface 32. You may make it form. Even in this case, the recesses and the projections are merely fitted in the recesses without being fitted to each other.

［第４実施形態］
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るタービンロータ（ロータ）の第４実施形態を示す図であり、（ａ）は図１（ｂ）に対応した側断面図、（ｂ）はタービンインペラの翼側接続部の後端面を示す図、（ｃ）はタービン軸の先端面を示す図である。
第４実施形態のタービンロータ６０も、第３実施形態のタービンロータ５０と同様に、空間部の容積を小さくしたものである。 [Fourth Embodiment]
6A to 6C are views showing a fourth embodiment of a turbine rotor (rotor) according to the present invention, in which FIG. 6A is a side sectional view corresponding to FIG. FIG. 5 is a view showing a rear end surface of a blade-side connecting portion of a turbine impeller, and FIG. 5C is a view showing a front end surface of a turbine shaft.
Similarly to the turbine rotor 50 of the third embodiment, the turbine rotor 60 of the fourth embodiment also has a reduced volume of the space portion.

すなわち、図６（ａ）に示すように本実施形態のタービンロータ６０では、図４に示した例と同様に、先端面３２、後端面２４にそれぞれ凹部４２が形成されており、これら凹部４２、４２によって空間部４３が形成されている。ただし、本実施形態は図４に示した例と異なり、この空間部４３に充填物６１が設けられている。   That is, as shown in FIG. 6A, in the turbine rotor 60 of the present embodiment, as in the example shown in FIG. 4, the recesses 42 are formed on the front end surface 32 and the rear end surface 24, respectively. , 42 form a space 43. However, this embodiment differs from the example shown in FIG. 4 in that a filler 61 is provided in the space 43.

充填物６１は、本実施形態では図６（ａ）、（ｂ）に示すように後端面２４側の凹部４２内に設けられた円盤状のもので、凹部４２の直径より小さい直径に形成されている。この充填物６１は、空間部４３内においてその径方向に偏ることがないよう、その中心軸が凹部４２の中心軸に一致するように配置されている。これによって充填物６１は、その側周面が凹部４２（空間部４３）の外側に形成された溶接部５に接することなく、該溶接部５から離間した位置に設けられたものとなっている。   In this embodiment, the filler 61 is a disc-shaped material provided in the recess 42 on the rear end face 24 side as shown in FIGS. 6A and 6B, and is formed to have a diameter smaller than the diameter of the recess 42. ing. The filling 61 is arranged such that the central axis thereof coincides with the central axis of the recess 42 so as not to be biased in the radial direction in the space 43. As a result, the filling 61 is provided at a position spaced apart from the welded portion 5 without contacting the welded portion 5 formed on the outer side of the concave portion 42 (space portion 43). .

このような充填物６１は、溶接部５の形成時、すなわち溶接時に溶融しないよう、耐熱性の高い材料によって形成されている。例えば、耐熱性の高いセラミックスや、タービンインペラ２、タービン軸３の形成材料より融点が高い金属などによって形成されている。また、このような充填物６１は、例えば後端面２４の凹部４２内に形成された突起（図示せず）、または先端面３２の凹部４２内に形成された突起（図示せず）に支持され、空間部５３の所定位置、すなわち溶接部５から離間した位置に保持固定されている。   Such a filler 61 is formed of a material having high heat resistance so as not to melt at the time of forming the welded portion 5, that is, welding. For example, it is formed of a ceramic having a high heat resistance, a metal having a melting point higher than that of the forming material of the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3. Such a filling 61 is supported by, for example, a protrusion (not shown) formed in the recess 42 of the rear end surface 24 or a protrusion (not shown) formed in the recess 42 of the front end surface 32. The space portion 53 is held and fixed at a predetermined position, that is, a position separated from the welded portion 5.

このような構成によって空間部４３では、主に先端面３２の凹部４２と充填物６１との間に隙間６２が形成される。そして、このように空間部５３内に形成された隙間６２により、実質的な空間部が形成される。この隙間６２からなる実質的な空間部は、図４に示した例の空間部４３に比べ、その容積が充分に小さくなっている。   With such a configuration, in the space 43, a gap 62 is mainly formed between the recess 42 of the tip surface 32 and the filler 61. And the substantial space part is formed of the clearance gap 62 formed in the space part 53 in this way. The substantial space formed by the gap 62 has a sufficiently small volume compared to the space 43 in the example shown in FIG.

本実施形態にあっても、溶接部５の形成、すなわちタービンインペラ２とタービン軸３との接続（接合）は、第１実施形態と同様にして行うことができる。
したがって、本実施形態のロータ６０にあっても、空間部５３が形成されていることで溶接部５が一定の深さに形成されるため、接合強度にバラツキが生じることがなく、また、回転時におけるバランスも良好なものとなる。 Even in the present embodiment, formation of the welded portion 5, that is, connection (joining) between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 can be performed in the same manner as in the first embodiment.
Therefore, even in the rotor 60 of the present embodiment, the welded portion 5 is formed at a certain depth due to the formation of the space 53, so that there is no variation in the bonding strength, and the rotation The balance in time will also be good.

また、空間部５３に充填物６１を設けて実質的な空間部の容積を充分に小さくし、これによって実質的な空間部内の空気量を比較的少なくしたので、溶接部５の形成時において特に溶接の終端部を形成した際にも、実質的な空間部内の空気の熱膨張による圧力を低くし、これにより溶接時の加熱によって溶融した金属が吹き上げられるのを防止することができる。よって、溶接を安定して行うことができ、溶接形状を設計通りに良好に形成することができる。   In addition, since the filling portion 61 is provided in the space portion 53 to sufficiently reduce the volume of the substantial space portion, and thereby the air amount in the substantial space portion is relatively reduced, particularly when the welded portion 5 is formed. Even when the end portion of welding is formed, the pressure due to the thermal expansion of air in the substantial space can be reduced, thereby preventing the molten metal from being blown up by heating during welding. Therefore, welding can be performed stably and the welded shape can be satisfactorily formed as designed.

さらに、タービンインペラ２とタービン軸３とが、嵌合によることなく溶接のみによって接合されているので、高速回転時に、嵌合部からき裂が進展して破損するおそれがない。
また、実質的な空間部を、溶接部５を除く接合部の全面に形成したので、第１実施形態〜第３実施形態と同様に、この空間部によってタービンインペラ２とタービン軸３との間を断熱することができる。
さらに、後端面２４側に充填物６１を設けて隙間６２を実質的な空間部としているので、溶接時に溶け込み深さが空間部４３の内側（中心側）にまで到達し、溶融金属の一部が隙間６２内に垂れても、溶融金属は充填物６１上に留まり、固化する。したがって、溶けた金属が隙間６２内に落下し、偏った位置で固化することにより、全体のバランスが悪くなるおそれが軽減される。 Furthermore, since the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 are joined only by welding without being fitted, there is no possibility that a crack will develop from the fitting portion and break during high-speed rotation.
Further, since the substantial space portion is formed on the entire surface of the joint portion excluding the welded portion 5, the space portion between the turbine impeller 2 and the turbine shaft 3 is formed by the space portion as in the first to third embodiments. Can be insulated.
Further, since the filler 61 is provided on the rear end face 24 side to make the gap 62 a substantial space portion, the penetration depth reaches the inside (center side) of the space portion 43 during welding, and a part of the molten metal However, the molten metal stays on the filler 61 and solidifies. Therefore, the possibility that the melted metal falls into the gap 62 and solidifies at an uneven position reduces the possibility that the overall balance will be deteriorated.

なお、本実施形態では円盤状の充填物６１を用いたが、充填物はこれに限定されることなく、空間部４３内においてその径方向に偏ることがないように配置できるものであれば、円環状などの形状のものを用いることもできる。
さらに、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 In this embodiment, the disc-shaped filler 61 is used. However, the filler is not limited to this, and the filler can be arranged so as not to be biased in the radial direction in the space 43. An annular shape or the like can also be used.
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

１、４０、５０、６０…ロータ（タービンロータ）、２…タービンインペラ（回転翼）、３…タービン軸（支持軸）、４…溝空間部（空間部）、５…溶接部、６…隙間（空間部）、２４…後端面、２５…溝、２６…インペラ側溶接部、２７…凹面、３２…先端面、３３…溝、３４…軸側溶接部、３５…凹面、４１、４３…空間部、４２…凹部、５１…凸部、５２…隙間、５３…空間部、６１…充填物、６２…隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 40, 50, 60 ... Rotor (turbine rotor), 2 ... Turbine impeller (rotary blade), 3 ... Turbine shaft (support shaft), 4 ... Groove space part (space part), 5 ... Welded part, 6 ... Gap (Space part), 24 ... rear end face, 25 ... groove, 26 ... impeller side welded part, 27 ... concave face, 32 ... tip face, 33 ... groove, 34 ... shaft side welded part, 35 ... concave face, 41, 43 ... space Part, 42 ... concave part, 51 ... convex part, 52 ... gap, 53 ... space part, 61 ... filler, 62 ... gap

Claims (4)

回転翼と支持軸とが一体に接続されたロータであって、
前記回転翼と前記支持軸とは、嵌合によることなく溶接によって接合されており、
前記回転翼と前記支持軸との接合部には、外周面から中心軸に向かって一定の深さに溶接部が形成され、
前記一定の深さよりさらに深い側には、前記回転翼の端面と前記支持軸の端面とが隙間を空けて対向することで空間部が形成され、
前記空間部は、前記回転翼と前記支持軸とのいずれか一方、又は両方に形成された円形状の凹部により、形成されていることを特徴とするロータ。 A rotor in which a rotor blade and a support shaft are integrally connected,
The rotor blade and the support shaft are joined by welding without being fitted,
At the joint between the rotor blade and the support shaft, a weld is formed at a constant depth from the outer peripheral surface toward the center axis,
On the deeper side than the certain depth, a space portion is formed by facing the end face of the rotor blade and the end face of the support shaft with a gap therebetween,
The rotor is characterized in that the space portion is formed by a circular recess formed in one or both of the rotor blade and the support shaft. 前記凹部は、前記回転翼と前記支持軸とのいずれか一方又は両方に形成された円環状の溝と、
前記円環状の溝より前記中心軸側に形成された、前記溝より深さが浅い円形状の凹面とによって形成されていることを特徴とする請求項１記載のロータ。 The recess is an annular groove formed in one or both of the rotary blade and the support shaft,
The rotor according to claim 1, wherein the rotor is formed by a circular concave surface that is formed closer to the central axis than the annular groove and has a depth smaller than the groove. 前記空間部は、前記回転翼と前記支持軸との一方に形成された円形状の凹部と、前記回転翼と前記支持軸との他方に形成されて前記凹部の内面に接することなく該凹部内に配置される凸部と、の間の隙間によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のロータ。   The space portion is formed in one of the rotary blade and the support shaft and a circular recess formed in the other of the rotary blade and the support shaft, and does not contact the inner surface of the recess. 2. The rotor according to claim 1, wherein the rotor is formed by a gap between the first protrusion and the second protrusion. 前記空間部には、前記溶接部から離間した位置に充填物が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータ。   The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the space portion is provided with a filler at a position separated from the welded portion.
JP2013112220A 2013-02-14 2013-05-28 Rotor Active JP6115318B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013112220A JP6115318B2 (en) 2013-02-14 2013-05-28 Rotor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013027077 2013-02-14
JP2013027077 2013-02-14
JP2013112220A JP6115318B2 (en) 2013-02-14 2013-05-28 Rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014177933A true JP2014177933A (en) 2014-09-25
JP6115318B2 JP6115318B2 (en) 2017-04-19

Family

ID=51698109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013112220A Active JP6115318B2 (en) 2013-02-14 2013-05-28 Rotor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6115318B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016156333A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社Ihi Welding device and weld joint
JPWO2015107981A1 (en) * 2014-01-15 2017-03-23 株式会社Ihi Method of welding shaft and impeller in turbine shaft, turbine shaft, and welding apparatus
WO2017179522A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社Ihi Turbine shaft and turbocharger

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009144633A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Toyota Motor Corp Turbine heat-shielding device
JP2011112039A (en) * 2009-11-30 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Turbine rotor and method for manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009144633A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Toyota Motor Corp Turbine heat-shielding device
JP2011112039A (en) * 2009-11-30 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Turbine rotor and method for manufacturing the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015107981A1 (en) * 2014-01-15 2017-03-23 株式会社Ihi Method of welding shaft and impeller in turbine shaft, turbine shaft, and welding apparatus
US10421154B2 (en) 2014-01-15 2019-09-24 Ihi Corporation Method of welding shaft and wheel in turbine shaft, turbine shaft, and welding device
JP2016156333A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社Ihi Welding device and weld joint
WO2017179522A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社Ihi Turbine shaft and turbocharger
US10753205B2 (en) 2016-04-14 2020-08-25 Ihi Corporation Turbine shaft and turbocharger

Also Published As

Publication number Publication date
JP6115318B2 (en) 2017-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5687577B2 (en) Welded structure and welding method
JP6115318B2 (en) Rotor
JP5606358B2 (en) Impeller, rotor provided with the same, and method for manufacturing impeller
US10603740B2 (en) Method of joining by electron beam or laser welding a turbocharger turbine wheel to a shaft; corresponding turbocharger turbine wheel
US10060482B2 (en) Joint-site design comprising a hub and a shaft or a gear being friction welded
US10421154B2 (en) Method of welding shaft and wheel in turbine shaft, turbine shaft, and welding device
JP2010174652A (en) Method for manufacturing impeller, and impeller
CN101309020A (en) Rotor for a generator, especially for a turbogenerator
JP2015124874A5 (en)
JP5157813B2 (en) Turbocharger
WO2013099846A1 (en) Impeller and rotary machine provided with same
CN104747695A (en) Method of manufacturing differential device
JP5777529B2 (en) Impeller, rotor provided with the same, and method for manufacturing impeller
JP2012061496A (en) Dissimilar metal welding method and dissimilar metal joined body
WO2012063375A1 (en) Method for manufacturing impeller
JP2012057577A (en) Rotor with shaft
JP5408283B2 (en) Turbocharger
US20190240779A1 (en) Method of manufacturing tube, and tube
JP6254758B2 (en) Process for manufacturing fuel nozzle assembly, process for manufacturing fuel nozzle ring, and fuel nozzle ring
JP4453682B2 (en) Joining method and joining tool
JP2012202225A (en) Turbine rotor, and method for producing the same
US10632563B2 (en) Rotary friction welding
JP5893841B2 (en) Welded joint and turbine rotor
CN213496926U (en) Metal cutting saw blade
JP5833412B2 (en) Electron beam welding method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170306

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6115318

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250